| 研究課題/領域番号 |
08555044
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 展開研究 |
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| 研究分野 |
流体工学
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
木谷 勝 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50001160)
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| 研究分担者 |
北田 基博 株式会社デンソー, 技術計算部, 係長
赤池 茂 株式会社デンソー, 技術計算部, 担当部員
望月 修 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (50157830)
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| 研究期間 (年度) |
1996 – 1998
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| キーワード | はく離 / 乱流 / 能動制御 / せん断乱流 / 失速 / はく離前兆 / 制御デバイス / マイクロフラップ |
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| 研究概要 |
本研究は、乱流はく離流れを抑制することおよびはく離流れの領域をできるだけ縮小することにより、流体を取扱う機器・装置の性能を格段に向上させるための、能動制御の確立を目的としている。その実現のためには,はく離の前兆の捕捉、小型で応答速度の早いアクチュエータの開発が必須である。本研究ではとくにアクチュエータに要求される性能を明確にし、いくつかの新構想のアクチュエータの提示するとともに、その作動によるはく離流れの抑制、縮小について基礎的資料を求めた。
(1) はく離線に沿って適当な間隔でマイクロアクチュエータを配列し、これを適当な振幅および周波数で励起すれば、はく離流れの領域を著しく縮小することができる。縮小効果はアクチュエータの振幅が大きいほど顕著であるが、周波数については最適値があることがわかった。この最適周波数を説明できる流れモデルを確立することができた。
(2) はく離流れの中の適切な位置における速度変動を、アクチュエータの作動にフィードバックする閉ループ能動制御を行い、はく離領域の大きさが速度変動とアクチュエータへの入力信号の位相差によって50%以上の減少することを明らかにした。
(3) 翼の失速領域にアクチュエータから渦輪を一定の周波数で打ち込むことによって、失速領域が縮小できることを示した。翼の抗力は渦輪を打ち込む周波数の増加とともに減少するが、この減少は十分大きな周波数では飽和する。2次元翼で失速を軽減するには、渦輪のスパン方向間隔を渦輪直径の6倍程度にすればよい。
(4) はく離せん断層の中に渦輪を効率よく打ち込むための基礎資料として、渦輪の循環、主流速度、打込み周波数による渦輪の軌跡の変化を明らかにした。
(5) マイクロアクチュエータの応用の一つとして、非定常円形噴流の能動制御の数値シミュレーションを行い、噴流の成長および混合作用が著しく促進されることを示した。
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